Techniklexikon

Deuterium

(auch: Schwerer Wasserstoff, Schweres Wasser). Isotop des Wassers (ehem. Symbole 2H oder D für Schw. Wasserst. , D20 für Schw. Wasser). Der positiv geladene Kern (Atom) des D. besteht aus einem Proton und einem Neutron und wird Deuteron genannt. 1 m3 Meerwasser enthält etwa 33 g D. , D20 wird großtechnisch aus gewöhnlichem Wasser gewonnen. KernphysikPlasmaphysik, MagnetohydrodynamikChemie, Physikalische ChemieUmwelt- und Geophysik, schwerer Wasserstoff, D, Wasserstoff-Isotop  mit der doppelten Masse des Wasserstoffs (griech. to deuteron = das Zweite), Ordnungszahl 1. Der Kern des Deuteriums (Deuteron) besteht aus einem Proton und einem Neutron und ist das einzige Nukleonensystem, das quantenmechanisch exakt zu berechnen ist. Das Deuteriummolekül D₂ unterscheidet sich in seinen chemischen und physikalischen Eigenschaften vom H₂ und ist reaktionsträger als dieses. D₂ wird zur Synthese deuterierter Verbindungen verwendet. Die wichtigste Deuteriumverbindung ist das schwere Wasser D₂O.

 

Deuterium 1: Allgemeine, chemische und festkörperphysikalische Eigenschaften.

bottom:none;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-left-alt:solid black .75pt; padding:0cm 0cm 0cm 0cm\'> relative Atommasse (12C = 12,0000)	bottom:none;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 0cm 0cm 0cm\'> 2,01410222
bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-left-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 0cm 0cm 0cm\'> Oxidationszahl	bottom:solid black 1.0pt;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 0cm 0cm 0cm\'>  - I, 0, I

 

Deuterium 2: Thermische, elektromagnetische und kernphysikalische Eigenschaften.

bottom:none;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-left-alt:solid black .75pt; padding:0cm 0cm 0cm 0cm\'> Siedetemperatur [K]	bottom:none;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 0cm 0cm 0cm\'> 23,67
Schmelztemperatur [K]	18,73
Siedeenthalpie [kJ mol - 1]	1,23
Schmelzenthalpie [kJ mol - 1]	1,23
Kernspin	1
bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-left-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 0cm 0cm 0cm\'> magnetisches Moment [mK]	bottom:solid black 1.0pt;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 0cm 0cm 0cm\'>   0,85744

 

In der Umweltphysik ist Deuterium ein wichtiger Umwelttracer (Isotopenhydrologie), der Aufschlüsse über den Wasserstoff- und Kohlenstoffkreislauf liefert. Durch Vergleich des Deuteriumgehalts rezenter und fossiler Wasserproben (Paläowässer) kann auf die paläoklimatischen Verhältnisse geschlossen werden (Paläoklimatologie). Das Verhältnis von Deuterium- zu normalen Wasserstoffatomen in standardisiertem Meerwasser (Standard Mean Ocean Water, SMOW) beträgt
R_{D, SMOW} = 155,76 × 10 ^{- 6}.

Damit stehen praktisch unbegrenzte Mengen Deuterium in Form von schwerem Wasser zur Verfügung, was es zu einem bevorzugten Brennstoff für Fusionskraftwerke macht (Kernfusion). Die Kosten der Gewinnung sind vernachlässigbar: Ein Fusionskraftwerk mit 1 GW Leistung hätte einen Verbrauch von etwa 250 g Deuterium pro Tag, was nach heutigen (1998) Preisen etwa 1000 DM kosten würde.